DE2504919A1 - Hubkolben-brennkraftmaschine mit automatischer zuenddruckbegrenzung - Google Patents
Hubkolben-brennkraftmaschine mit automatischer zuenddruckbegrenzungInfo
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Description
Klöckner-Humboldt-DeutzAG AlCHB 5 Köln 80, den 16. Jan. 1975
Unser Zeichen: D 75/2 APTA R/Ro
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit automatischer Zünddruckbegrenzung
Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit automatischer Zünddruckbegrenzung, bei der eine Brennraumwand
durch hydraulische Mittel in Abhängigkeit vom Zünddruck axial verschiebbar ist, indem sich die Brennraumwand direkt oder indirekt über ein hydraulisches Polster ortsfest abstützt, dessen
Zufluß von einem Rückschlagventil und dessen Abfluß von einem
Druckventil gesteuert werden.
Die Bemühungen um einen sich dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine anpassenden Verdichtungsgrad sind vielfach bekannt.
Im SAE-Paper 762 A, 1963, ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der genannten Art beschrieben. Das zünddruckabhängig
geregelte Verstellhubelement ist im Kolben vorgesehen, dessen
Kopfteil sich über ein hydraulisches Polster abstützt und sich zünddruckabhängig hebt und senkt, indem das hydraulische Polster
in der druckarmen Phase über ein Rückschlagventil aufgefüllt und in der Hochdruckphase über ein Druckbegrenzungsventil belastet
wird. Durch solche Anpassung des Verdichtungsgrades ist
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es möglich, vor allem bei hohen Aufladegraden erhebliche
Leistungssteigerungen zu erzielen, ohne die kritischen Bauteile thermisch und mechanisch höher zu beanspruchen und ohne
das Verhalten beim Starten und bei Teillastbetrieb zu verschlechtern. Die Anordnung des Verstellhubelementes im Kolben
bedingt jedoch, daß im Vergleich zu üblichen Kolbenkonstruktionen erhöhte Massenkräfte auftreten, die sich besonders bei
schnellaufenden Hubkolben-Brennkraftmaschinen ungünstig auswirken.
Es ist ferner bekannt (DT-PS 290 736), das Verstellhubelement als
a*ial verschiebbaren Kolben in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine
zu legen. Hierbei treten zwar keine erhöhten Massenkräfte auf, jedoch sind zusätzliche bewegliche Dichtelemente
erforderlich, die den Durchtritt von Brenngasen nach außen verhindern. Derartige Dichtelemente sind störanfällig und entsprechen
nicht den heutigen Anforderungen in bezug auf die Schadstoffemission.
Durch die DT-PS 481 643 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine
bekannt, bei der das Kompressionsverhältnis durch Verschieben einer Zylinder-Zylinderkopfeinheit in einem Zylindergehäuse
über Hebel vorgenommen wird. Eine zünddruckgesteuerte Regelung
der Verstellung ist jedoch nicht vorgesehen. Ferner ist durch
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die DT-PS 483 100 eine Hubkolben-Brennkraftmaschine bekannt, durch die der Zylinder und der Zylinderkopf gemeinsam durch
Schraubenspindeln verstellt werden. Auch hierbei ist eine automatische Anpassung des Verdichtungsverhältnisses an den Zünddruck
nicht vorgesehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Hubkolben-Brennkraftmaschine mit zünddruckabhängig veränderbarem
Verdichtungsverhältnis zu schaffen, bei der durch die
Regelung keine zusätzlichen Massenkräfte der Triebwerksteile auftreten und die eine einwandfreie Abdichtung des Brennraumes
gewährleistet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in ein Zylindergehäuse eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit axial verschiebbar eingesetzt ist, wobei am oberen
Ende der Zylinder-Zylinderkopfeinheit zwischen dieser und einem
Zylindergehäuse das hydraulische Polster vorgesehen ist, das ringförmig den Zylinderkopf umgibt und am unteren Ende
der Zylinder-Zylinderkopfeinheit ein ungesteuertes hydraulisches Polster vom Förderdruck einer Schmierölpumpe gesichert wird.
Bei der erfindungsgemäßen Gestaltung wird die gesamte Zylinder-Zylinderkopf
einheit axial verschoben, so daß die Dichtungen des hydraulischen Polsters am Umfang des Zylinderkopfes nicht unter
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dem Druck der heißen Verbrennungsgase stehen. Der Brennraum ist in optimaler Weise gegenüber der Umgebung abgedichtet. Das
ungesteuerte hydraulische Polster am unteren Ende der Zylinder-Zylinderkopfeinheit
verhindert ein metallisches Anschlagen der Zylinder-Zylinderkopfeinheit an die Auflagefläche, das
infolge der Reibung des Kolbens und der Schwerkraft auftreten könnte.
In Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß bei Anordnung von Gaswechselkanälen im Zylinderkopf die Übertrittsöffnungen zum Zylindergehäuse zwischen Ringdichtungen liegen,
die den Zylinderkopf umgeben. Dadurch erzielt man eine einfache wirkungsvolle Abdichtung der Gaswechselkanäle, in denen bekanntlich
nur geringere Drücke herrschen. Ein möglicher Kurzschluß zwischen einem Einlaß- und Auslaßkanäl über einen Ringspalt
am Umfang des Zylinderkopfes ist für den Betrieb der Brennkraftmaschine unbedeutend. In besonderer Ausführung könnte
durch einen gezielen Gasaustausch eine Abgasrückführung bzw. bei aufgelandenen Brennkraftmaschinen eine sekundäre Frischluftbeimengung
zum Abgas dargestellt werden.
Die Betätigung der Gaswechselventile kann in Ausgestaltung der Erfindung durch eine seitlich am runden Gehäuse gelagerte Nokkenwelle
über Winkelhebel erfolgen. Dabei ist vorteilhaft, daß
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die Lagerung der Winkelhebel zur Nockenwelle so orientiert ist, daß sich bei kleinerem Verdichtungsverhältnis, also bei
hoher Motorleistung, das Übersetzungsverhältnis im Sinne größeren Ventilhubes verändert. Da bei kleinerem Verdichtungsverhältnis
der Abstand zwischen Zylinderkopfboden und Kolben größer ist als bei hohem Verdichtungsverhältnis, können größere
Ventilhübe verwirklicht werden, wodurch die Füllung der Hubkolben-Brennkraftmaschine
im hohem Leistungsbereich verbessert wird.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt
Abb. 1 zeigt einen Tel!querschnitt durch eine erfindungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine im Bereich einer
Zylinder-Zylinderkopfeinheit durch die Achse: eines Gaswechselventils.
Abb. 2 zeigt einen Teil quer schnitt einer erfindtingsgemäßen
Hubkolben-Brennkraftmaschine im Bereich des Zylinderkopfes durch die Achse eines Kraftstoffeinspritzventils.
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Mit 1 ist ein Kurbelgehäuse bezeichnet, an das sich ein Zylindergehäuse
2 anschließt. In dieses ist eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit 3 axial verschiebbar eingesetzt. Am oberen Ende
des Zylinderkopfes 4 ist ein ringförmiges hydraulisches Polster 5 vorgesehen, das von dem Zylinderkopf 4, dem Zylindergehäuse
und einem Paßring 6 gebildet wird, der durch Ringdichtungen 7
und B abgedichtet ist und von einem Aufsatz 9 im Zylindergehäuse
2 gegen axiale Verschiebung gehalten wird. Das hydraulische Polster 5 steht über Verbindungskanäle 10 und 11 und einem Rückschlagventil
12 mit einer Druckölversorgungsleitung 13 in Verbindung. Diese kann an eine separate DruckÖlpumpe oder an einen
Druckschmierölkreislauf der Hubkolben-Brennkraftmaschine angeschlossen
sein. Die Zylinder-Zylinderkopfeinheit ist innerhalb des Zylindergehäuses um den Betrag des hydraulischen Polsters
5 axial verschiebbar.
Zwischen dem Druckpolster 5 und der Versorgungsleitung 13 besteht
eine weitere Verbindung über ein Druckbegrenzungsventil 14, das auf den maximal zulässigen Zünddruck der Hubkolben-Brennkraftmaschine
einstellbar ist.
Der Zylinderkopf 4 weist Gaswechselkanäle 15 und 16 auf, die von Ventilen 1-7 beherrscht werden. Eine seitlich ortsfest gelagerte
Nockenwelle 18 betätigt über einen Winkelhebel 19 die
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Ventile 17. Die Winkelhebel 19 sind auf dem Zylinderkopf 4 gelagert,
so daß sich mit der axialen Verschiebung der Zylinder-Zylinderkopfeinheit 3 das übersetzungsverhältnis des Winkelhebels
19 ändert, und zwar so, daß sich mit auswärts bewegender Zylinder-Zylinderkopfeinheit 3 und damit abnehmendem Verdichtungsverhältnis
der Ventilhub vergrößert. Übertrittsöffnungen 20 und 21 der Gaswechselkanäle 15 und 16 zum Zylindergehäuse 2
hin liegen zwischen Ringdichtungen 22 und 23. Am unteren Ende der Zylinder-Zylinderkopfeinheit, am Zylinderteil 24, ist ein
weiteres ungesteuertes hydraulisches Polster 25 angeordnet, das über einen Versorgungskanal 26 mit Drucköl versorgt wird. Da
hier kein Rückschlagventil vorgesehen ist, kann sich in dem hydraulischen Polster kein höherer Druck aufbauen. Das hydraulische
Polster 25 dient lediglich dazu, ein durch die Reibkraft des Kolbens verursachtes metallisches Anschlagen der Zylinder-Zylinderkopf
einheit 3 am Kurbelgehäuse zu vermeiden. Mit 27 und 28 sind weitere Ringdichtungen bezeichnet, die das Polster
gegenüber einem Kühlwasserraum 29 bzw. einem Kurbelraum 30 abdichten.
Im Zylinder 24 gleitet ein Kolben 31 mit einer Brennraummulde 32. Der Kolben ist über einen Kolbenbolzen und eine Pleuelstange
34 mit der Kurbelwelle 35 verbunden.
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• *·
Die Kraftstoffzufuhr erfolgt über eine Kraftstoffdruckleitung 36 und einem Kraftstoffeinspritzventil 37. Zum Ausgfeich der
axialen Verschiebung zwischen Zylindergehäuse 2 und Zylinder-Zylinderkopfeinheit
3 ist die Kraftstoffdruckleitung schraubenförmig gewunden.
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Claims (4)
- ;7;5Ό4919-<iöckner-Humboidt-DeuizAG Z& ICHIiEI 5 Köln 80. den 16. Januar 1975Unser Zeichen: D 75/2 APTA R/RoPatentansprüchei.J Hubkolben-Brennkraftmaschine mit automatischer Zünd- .-. druckbegrenzung, bei der eine Brennraumwand durch hydraulische Mittel in Abhängigkeit vom Zünddruck axial verschiebbar ist, indem sich die Brennraumwand direkt oder indirekt über ein hydraulisches Polster ortsfest abstützt, dessen Zufluß von einem Rückschlagventil und dessen Abfluß von einem Druckventil gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in ein Zylindergehäuse (2) eine Zylinder-Zylinderkopfeinheit (3) axial verschiebbar eingesetzt ist, wobei am oberen Ende (4) der Zylinder-Zylinderkopfeinheit zwischen dieser und dem Zylindergehäuse (2) das hydraulische Polster (5) vorgesehen ist, das ringförmig den Zylinderkopf (4) umgibt, und am unteren Ende (24 der Zylinder-Zylinderkopf einheit (3) ein ungesteuertes hydraulisches Polster (25) vom Förderdruck einer Schmierölpumpe gesichert wird.
- 2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Abb. 1 dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung von Gaswechselkanälen (15, 16) im Zylinderkopf die Übertrittsöffnungen zum Zylindergehäuse, (2) zwischen zwei den Zylinderkopf (4) umgebenden Ringdichtungen (7,8) liegen.609834/042820000 6 72 RLDA . . - F360d/1<löckner-HumboldHDeutzAG ΔΚΜϋ - <$# - 16.1.1975D 75/2» SO*
- 3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (18) seitlich am ruhenden Gehäuse gelagert ist und über Winkelhebel (19), die auf dem Zylinderkopf (4) gelagert sind, die hängenden Ventile (17) betätigt.
- 4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Winkelhebel (19) zur Nokkenwelle (18) so orientiert ist, daß sich bei kleinem Verdichtungsverhältnis das Übersetzungsverhältnis im Sinne größeren Ventilhubes verändert.609834/042820000 6.72 RLDA F 360 d/tORIGINAL INSPECTED
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DE19752504919 DE2504919C3 (de) | 1975-02-06 | 1975-02-06 | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit automatischer Zünddruckbegrenzung |
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DE2504919A1 true DE2504919A1 (de) | 1976-08-19 |
DE2504919B2 DE2504919B2 (de) | 1979-01-25 |
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ID=5938208
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---|---|---|---|
DE19752504919 Expired DE2504919C3 (de) | 1975-02-06 | 1975-02-06 | Hubkolben-Brennkraftmaschine mit automatischer Zünddruckbegrenzung |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2504919C3 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4144851A (en) * | 1977-01-24 | 1979-03-20 | Promac Corporation | Variable compression ratio engine |
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US4449489A (en) * | 1981-05-21 | 1984-05-22 | Williams Gerald J | Varying geometric compression ratio engine |
WO2004111418A1 (de) * | 2003-06-12 | 2004-12-23 | Avl List Gmbh | Brennkraftmaschine |
CN106150743A (zh) * | 2015-05-20 | 2016-11-23 | 宁夏巨能机器人系统有限公司 | 一种发动机缸盖加工方法 |
-
1975
- 1975-02-06 DE DE19752504919 patent/DE2504919C3/de not_active Expired
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2504919B2 (de) | 1979-01-25 |
DE2504919C3 (de) | 1979-09-27 |
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